激光远场聚焦实验:450米与300米测得的关键参数与优化策略
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更新于2024-08-27
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本文主要探讨了激光远场聚焦特性实验研究,通过在室外进行450米和300米的激光聚焦实验,目标是确保光束以会聚的形式传播。实验过程中,首先对扩束准直后的光束进行了伽利略望远系统的传输,通过精密位移台精确调节负透镜与正透镜之间的间距,实现了不同距离的光斑聚焦。实验结果显示,在450米处的焦点,平均功率为47.67毫瓦,标准偏差为0.67毫瓦,显示出高精度的聚焦控制。
接着,利用光束质量分析仪对聚焦光斑的能量分布进行了测量,这是评估光束质量和性能的重要环节。为了准确地分析光斑边界,研究者采用MATLAB中的EDGЕ函数和Sobel算子进行边界提取。Sobel算子是一种边缘检测算法,能够有效地识别图像中的边缘,而53H滤波则是进一步细化处理,以减少噪声干扰,提高边缘检测的精度。实验中,当设定特定的边界提取阈值时,得到的光斑直径为5.56毫米,标准偏差为0.24毫米,光斑中心漂移量为0.56毫米,占光斑直径的10.43%,这表明了光斑的稳定性和一致性。
然而,实验发现聚焦光斑的能量损失较为严重,初步分析其原因有三个:受限孔径衍射、激光传输过程中的衰减以及像差导致的光斑弥散。其中,衍射和像差引起的衰减是主要影响因素。通过优化设计,可以减小这些影响,提升光束的聚焦性能。这项实验结果为后续的系统设计提供了宝贵的数据参考,尤其是在改善远场聚焦效果和降低能量损失方面,具有重要的实践指导意义。
总结来说,这篇文章深入研究了激光远场聚焦的实验方法,包括边缘检测技术的应用、光斑特性分析以及影响因素的识别,为提高激光系统的性能和优化设计提供了关键的数据支持。对于图像处理、远场聚焦领域的科研人员和工程师来说,这是一个值得深入研究和借鉴的研究成果。
2021-08-29 上传
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